横移升降式立体车库控制系统设计和实现机械制造专业.doc

毕业设计说明书（论文）中文摘要 摘要： 随着我国经济快速发展，汽车数量的不断增长，停车难的问题也越来越严重，立体车库停车技术的出现很好的解决了这个问题，并且这种技术有着广阔的发展前景。现在大部分停车设备都已经自动化，逐步进入自动化管理模式，也必将成为停车产业的主流。横移升降立体车库主要用于停车需求较大的场所，该设备通过电动机带动载车板实现横移升降操作来达到自动停取车的目的，它具有完善的保护措施保障人和车辆的安全。本文采用西门子S7 -200PLC对三层横移升降式立体车库的电气控制系统进行了设计，并用MCGS组态软件模拟了运行过程和人机界面，保障立体车库的安全、可靠运行。 关键词：升降横移式 立体车库 控制系统 I 毕业设计说明书（论文）英文摘要 Title The Design of Control System for Traversing lift Garage Abstract With China's rapid economic development, a growing number of cars, parking problems increasingly serious, appear three-dimensional parking garage technology a good solution to this problem, and this technology has broad prospects for development. Now most of the parking facilities have been automated, and gradually into automated management mode, will also become the mainstream of the parking industry. Lifting and transferring three-dimensional parking garage is mainly used for the needs of larger establishments, the device is driven by a motor carrier vehicle sliding plate to achieve the lifting operation to achieve the purpose of automatic stop pick up the car, it has a perfect safety protection measures to protect persons and vehicles. In this paper, Siemens S7 -200PLC of three sliding lift Garage electrical control system has been designed with MCGS configuration software simulates the operation and man-machine interface to ensure safe and reliable operation of the parking garage. Keywords：Lifting and transferring Stereo Garage Control System 目 录 前 言 1 第一章 绪论 2 1.1立体车库概述 2 1.2立体车库的研究现状 2 1.2.1国外研究及应用情况 2 1.2.2国内研究及应用情况 3 1.3课题的研究内容及意义 4 第二章 立体车库的分类及结构 5 2.1立体车库的分类 5 2.2 横移升降式立体车库的结构 7 2.2.1载车板 8 2.2.2横移系统 8 2.2.3升降系统 9 2.2.4主体框架 10 2.2.5安全设备 10 第三章 控制系统硬件设计 12 3.1 控制系统总体设计 12 3.2硬件设备的选择 12 3.2.1限位开关 12 3.2.2光电开关 12 3.3.3横移电机 13 3.4.4升降电机 13 3.3可编程逻辑控制器的选择 13 3.3.1可编程逻辑控制器简介 13 3.3.2可编程逻辑控制器的分类 14 3.3.3可编程逻辑控制器的工作原理 14 3.3.4可编程逻辑控制器的选型 14 3.3.5 I/O扩展模块的选择 15 3.4硬件接线图 16 第四章 横移升降式立体车库的软件设计 18 4.1 横移升降式立体车库存取车原理 18 4.2 控制系统流程图 19 4.3 I/O分配表 21 4.4 PLC程序 22 第五章 组态软件对于立体车库的监控 34 5.1 MCGS组态软件的介绍 34 5.2 MCGS组态软件和S7-200通信 34 5.3MCGS用户窗口的设计 35 第六章 立体车库控制系统的调试 37 5.1 MCGS和S7-200的模拟调试 37 5.2 S7-200和硬件调试 39 5.3 故障分析及诊断 40 结 论 42 致 谢 43 参考文献 44 - 53 - 前 言 进入二十一世纪以来，随着科技的不断发展，人们的生活水平的提升，汽车保有量也在不断提升，但与此同时，停车位的增长却不能同步，停车位和汽车数量严重不协调，停车位数量不够便成了一个难题，甚至导致了一系列的乱停车等问题，为了解决这个问题，我国引进了立体车库停车技术。 立体车库是实现智能化停取车的手段，现在立体车库的种类也是多种多样的，可以适用于不同的场合，本次研究的是对横移升降式立体车库控制系统的设计。 横移升降立体车库系统通过电动机驱动载车板做水平或者垂直方向的移动，来实现用户停取车的目的，挺高了停车效率，降低了使用成本，有着稳定的安全可靠性，在性能上也大大他挺高了，并且可以满足市场的需求。 显然，相对于传统的自然停车位来说，立体车库作为新一代的停车设备有着很好的前景，而且具备自动化控制，并且越来越受到人们的重视，停车技术也将不断地创新。 第一章 绪论 1.1立体车库概述 随着科技的发展，人们生活水平的提升，交通也越来越便捷。在中等城市中基本上每个家庭都至少具备一辆私家车，但是随着车辆的不断增长，停车位的数量却远远不能满足停车的需求，随之而来的就是停车难的问题，有许多车主甚至将自己的车随意停放在马路边，这样乱停车有时会导致交通严重堵塞等一系列的问题，由此可见停车位的重要性。 随着汽车产业的高速发展，从2000年以来，汽车产量就大跨步向前，每年的汽车保有量增长指数都在15%左右。据统计，截止2015年底，国内具有汽车驾驶证的就有2.8亿人，2015年新注册的汽车数量更是达到2385万辆，但是随着汽车数量的不断增长暴露出停车位不够等问题，难道要遏制汽车行业的发展吗？立体车库的出现很好的解决了这一问题。 现在大部分的停车位还都是在自然的空地上划分出来的，或者是建造地下停车场来满足停车的需求，立体车库的出现很好的解决了这个问题，立体车库可以更有效的利用空间，这样就可以大大的节约土地面积，这在一些大型的城市的优点是非常突出的，因为这些城市随着经济的发展大部分的土地都用来做商业开发，立体车库可以节约土地面积这一点尤为重要，立体车库还可以节约建造车库的成本，立体车库相对于其他车库有着更完备的安全系统，可以更加完美的保护用户车辆和用户安全，安全系统保证了只要有人在车库内设备便不会运转，最大程度的做好了安全措施，立体车库存取车的流程也十分的简单、快捷，不需要用户进行太复杂的操作就可以实现而且立体车库的智能化程度也相当的高，基于电脑控制的基础上，无需太多的管理人员，而且有效的实现了节能减排的目的，这样可以做到环保，基于以上的基础，立体车库的使用率一定会大大的的提升，对于可持续发展也有一定的促进作用。 1.2立体车库的研究现状 1.2.1国外研究及应用情况 立体车库在世界各地的发展层次不齐，德国是最早研究立体车库的，技术也处于领先，意大利等欧洲国家也研究立体车库也比较早，日本因为自身领土面积原因而使用的最为广泛。德国在两层和多层立体车库的研发中已经形成了H型、U型还有V型。日本从1959年到1983年引进立体车库技术之后，发展十分迅速，一共建造了25454座不同种类的立体车库，到随着日本的发展，周边地区的中国、韩国也都陆续从日本引进了这种技术。 国外的立体车库在1918年在美国芝加哥市的一家宾馆里被建造，直至2005年才被拆除。国外相对于国内明显处于领先，譬如现在的德国沃尔夫斯堡全自动停车塔（如图1.1所示），在这个车库中，汽车被停放在一个20层的矩阵，并且通过SWIFT机器人来搬运汽车，而且你不会在这个车库中发现行人。再比如美国芝加哥马里纳城市车库（如图1.2所示），塔的自身结构就包含了车库，65层的他楼下面三分之一螺旋上升型的车库，并且每层可容纳896辆车，由此可见立体车库发展之迅速。 图1.1德国沃尔夫斯堡全自动停车塔 图1.2美国芝加哥马里纳城市车库 1.2.2国内研究及应用情况 我国对于立体车库的技术来源于日本，而且我国对于立体车库的使用比较晚，一直到1988年在北京才真正拥有了第一个立车车库，但是由于自身人口和经济发展的原因，我国对立体车库的研究发展极为重视，尤其是最近几年以来随着经济迅猛发展，对立体车库的需求呈直线上升，我国也慢慢在从大城市开始进行对立体车库进行逐步推广。到2013年为止，我国使用立体车库的城市达到403个，且立体车库的年生产、使用安装和出口量都为世界第一，并且我国也多次举办了与停车设备相关的展览会来促进交流和提升，2006上海国际停车设备和智能系统展览会就引来了德、日、美等多个世界知名的停车设备制造商。 立体车库与普通停车位相比，节约了土地济源，节约了成本，在与普通车库同等面积下建造立体车库，立体车库所能停车的数量是普通车库的两倍以上。并且现在在车辆密集的地方有广泛的使用，例如医院、商业大厦、小区和飞机场等。 1.3课题的研究内容及意义 本课题针对三层横移升降式立体车库进行研究，主要内容包括： 第一章：主要介绍了立体车库以及立体车库的国内外研究及应用现状。 第二章：介绍了立体车库的分类，横移升降立体车库的结构进行了介绍分析。 第三章：对控制系统硬件进行设计，了解PLC的功能，并画出硬件接线图。 第四章：对横移升降式立体车库存取车进行设计，阐述程序流程，使用S7-200PLC进行对程序的编写和解释，最后罗列出I/O分配表。 第五章：MCGS组态软件的介绍，了解MCGS和S7-200如何通讯，并如何使用MCGS制作按钮开关和图片等功能。 第六章：结合软件和硬件进行调试，先使用了MCGS组态软件和S7-200PLC进行调试，然后使用硬件和S7-200进行混合调试 立体车库是目前解决停车问题的主要手段，具有很大的使用价值，在国外，这些停车技术已经十分先进，但是在国内虽然也有这种技术，但是远远不及国外，所以对立体车库的研究是十分必要和迫切的。 第二章 立体车库的分类及结构 2.1立体车库的分类 目前，立体车库的形式主要有：横移升降式（PSH）、垂直提升式（PCS）、垂直循环式（PCX）、巷道堆垛式（PXD）、多层循环式（PDX）、平面移动式（PPY）等，以下介绍几种常见的立体车库形式。 （1）横移升降式 横移升降式立体车库（如图2.1所示）是通过载车板的横移或者升降运动来进行存取车操作